巴东长江大桥7号主墩桩基挖孔施工.doc

巴东长江大桥 7 号主墩桩基挖孔施工钊1 ,曹照炳1 ,李裕双2张(1 . 中国路桥集团第二公路工程局第一工程处 ,湖北 武汉 430019 ;2 . 巴东长江大桥建设开发公司 ,湖北 巴东 443000)摘要 : 巴东长江大桥 7 号主墩桩基采用 16 根直径 3 m 的超长嵌岩桩 ,岩石强度高 。着重介绍了 7 号主墩桩基施工方案的选择及桩基人工开挖施工工艺 。关键词 : 桥梁基础 ;桩基础 ;人工挖孔 ;光面爆破 ;施工工艺中图分类号 : U 445 . 551文献标识码 : AExcavation Construction f or Pile Foundation of PylonPier No. 7 of Ba dong Changjiang River BridgeZ HA N G Zh a o1 , CA O Zh a o2bi ng1 , L I Yu2s h u a ng2(1 . The 1st Engineering Divisio n , t he 2nd Highway Engineering Bureau , China Road andBridge Group , Wuhan 430019 , China ; 2 . Bado ng Changjiang River BridgeCo nst ructio n Develop ment Co mpany , Bado ng 443000 , China)Abstract : The pile fo undatio n of p ylo n pier No . 7 of Bado ng Changjiang River Bridge is co mpo sedof 16 no s. of very lo ng rock socket piles , each being 3 m in diameter . At t he locatio ns of t he piles , t he rock st rengt h is high . In t his paper , t he selectio n of t he co nst ructio n schemes fo r t he pile fo undatio n and t he co nst ructio n technology of manual excavatio n fo r t he fo undatio n are p resented.Key words : bridge fo undatio n ; pile fo undatio n ; manual excavatio n ; smoot h blasting ; co nst ruc2tio n technology(1) 桥位处地形复杂 ,坡度达 50左右 ,交通组织难度大 ,施工机械进场难度大 ;(2) 桩位位于陡坡上 ,施工场地有限 ,钻孔机械 进场就位不方便 ;(3) 桥位水位变化大 ;(4) 桥位岩层稳定性好 、强度高 。2 . 2施工方案选择根据工期安排 ,7 号墩基础施工正值洪水期 ,水 位变化大 ,水流急 ,地形陡峻 。若直接采用钻孔法进 行施工 ,由于临时便道 、临时码头的修筑时间 ,将直 接影响 7 号主墩桩基的施工工期 。若在布设钻孔平台的同时 ,采用人工挖孔进行前期桩基施工 ,这样有1工程简介巴东长江公路大桥是国道 209 线在鄂西部恩施 自治洲巴东县境跨越长江的一座特大型桥梁 ,桥梁 工程全长 900 . 5 m ,桥型布置为简支 T 梁 (4 40) m+ PC 斜拉桥 (40 + 130 + 388 + 130 + 40) m ,主桥为 双塔双索面预应力混凝土漂浮体系斜拉桥 ,主塔高212 m (见图 1) 。巴东长江公路大桥 7 号主墩位于恩施向陡坡 上 ,基础由 16 根嵌岩桩组成 ,桩径 3 m ,桩长 46 m 。2施工方案选择2 . 1施工环境及桩位地质特点图 1 巴东长江大桥桥型布置利于节约工期 。故此采用人工挖孔进行前期桩基施工 ,在挖孔的同时 ,设置钻孔平台及钻孔前期准备工 作 。经过对桥区 19812000 年近 20 年来水文情况的深入研究和 2001 年水情预测资料分析 , 结合桩顶设计高程情况 ,经综合考虑 ,选择施工平台高程为87 m 。经前期场地整平后 ,桩孔处基本上为岩石 。桩孔开挖采用光面爆破进行施工 ,开挖直径 3 . 60 m 。光 面爆破具体施工工艺简述如下 :3 . 2 . 1 布眼结合 7 号墩桩基处岩石特点 ,同时根据炮孔布 置的有关计算公式1 ,经计算得炮眼孔按孔距 0 . 7 m ,排距 0 . 7 m ,孔深 0 . 8 m 布置 。炸药用量根据光面爆 破 用 药 量 公 式 : Q = eqw 3 计 算 得 Q = 0 . 23 kg 。根据爆破作用范围 ,按抛掷圈上限值计算布置 半径 R 为 0 . 61 m 。采用公式 n = C/ R ( C 为周长)确定内外破坏圈炮眼个数 :(1) 内破坏圈炮眼个数 n = 6 . 28 ,即内破坏圈 布置按 7 个炮眼沿破坏圈均匀分布 ,则每个炮眼间距 (弧长) 为 64 cm 。(2) 外破坏圈炮眼个数 n = 12 . 56 ,即外破坏圈 布置按 13 个炮眼沿破坏圈均匀分布 ,则每个炮眼间距 (弧长) 为 60 cm 。布置见图 2 ( 根据施工经验 ,一 般在孔中间再布置 1 个炮眼 ,以利孔中部人为破碎 ,从而增强爆破效果) 。3 . 2 . 2 钻孔钻孔利用 9 m3 空压机带风钻钻孔 ,钻头直径选 用 40 mm 。在钻孔中孔始终保持直线 , 以防止出现卡钻 、扭断钻杆的现象 。钻孔到位后 ,利用风钻吹干净孔内钻渣 ,用木楔塞孔 ,保持孔内干净 、干燥 ,再 钻下一个孔 。为增加爆破效果 ,钻孔时可打钻斜孔 , 同水平面成 75(图 2) 。为防止爆破对周围孔壁的影响 ,在孔壁周围布设防震孔 ,间距同孔深按炮眼加密布置 。3 . 2 . 3 装药及堵塞由于桩基在洪水期施工 ,且桩位裂隙发育 ,孔内 渗水量较大 ,水位同长江水位基本保持水平 ,所以在施工过程中 ,爆破材料选用不溶于水的乳化炸药 ,其爆发点在 330 ,其爆破性能好 ,抗水性能强 ; 安全 性能好 ;环境污染小 ;材料来源广 ,使用工艺简单 ,爆3施工方案实施3 . 1桩基开挖准备工作(1) 开挖并砌筑施工平台 。首先清除山坡上的 危石浮土并做锚喷防护处理 。为满足承台施工平台 的需要 ,桩基施工平台开挖按平面尺寸 42 m 27 m控制 ,即按承台平面尺寸四周各加宽 1 . 5 m 控制 。本工程施工平台属半填半挖状 ,在施工过程中 ,靠岸边采用松动爆破进行岩石开挖 ,靠河心处首先 采用 7 . 5 号砂浆用砖砌筑内径为 3 . 2 m 桩孔 。孔顶标高按高出平台 30 cm 控制 ( 即 + 87 . 3 m) ,砌筑厚 度按 50 cm 控制 , 且内壁用 7 . 5 号砂浆抹面处理 。 同时在平台周围 (河心方) 按设计砌筑片石挡墙 。待 完成孔位及外侧挡墙砌筑后 ,在其间浇筑 C15 片石 混凝土至平台顶标高 ,作为挖孔施工平台 ,并且作为承台施工的平台 ,为承台施工创造良好的前期环境 。(2) 施测放样 。桩孔中心用全站仪施测放样 ,同时在其周围设“ + ”字护桩 ,在开挖过程中经常对 孔位置及垂直度进行检查核对 。(3) 布设排水系统 。根据场地条件及桩位情 况 ,在便道和平台内侧山体坡脚设截 、排水沟 ,做好施工场地的排水系统 ,且及时排除地表水 ,以确保操作平台的稳定 。(4) 制作模板 。护壁模板根据桩径采用内径为3 . 2 m 的铁皮模板 ,模板高度 100 cm ,分块制作 ,组 合使用 。3 . 2开挖根据 7 号墩位地质情况 ,表面覆盖层 2 3 m ,线时一律用直线绞接方法 。敷设电爆网路时 ,主要从爆破工点往电源地方 敷 设 , 并 保 持 10 %的 松 弛 度 ,接头 绝 缘 , 同 时 用 小 木 块 垫 离 地 面 ( 其 他 支 线 同) 。3 . 2 . 5 起爆接线完成后 ,待所有人员撤离至安全区域 ,得到 命令后 ,方可引爆 。3 . 2 . 6 爆破试验由于桩位处岩性变化较大 ,为保证桩基爆破效 果 ,在进入正常作业前 ,应安排爆破对比试验 ,检验和修正设计数据 ,并据此布置炮眼 。爆破试验按以 下 3 种方案进行 :(1) 按设计方案布孔 ,即中心孔 1 个 ,外圈按 13个 ,内圈按 7 个炮眼均匀布置 。电爆网路中 , R =15 . 49 , I = 4 A , E = 61 . 96 V 。(2) 按内外圈均减少 1 个孔布设 , 即中心孔 1 个 ,外圈按 12 个 ,内圈按 6 个炮眼均匀布置 。电爆 网路 R = 14 . 49 , I = 4 A , E = 57 . 96 V 。(3) 按内外圈均增加 1 个孔布设 , 即中心孔 1个 ,外圈按 14 个 ,内圈按 8 个炮眼均匀布置 。电爆 网路 R = 16 . 49 , I = 4 A , E = 65 . 96 V 。根据 3 种爆破对比试验结果 ,其设计布孔方案是合理有效的 。所以 ,在桩基挖孔施工过程中 ,均按 此进行作业控制 。3 . 3 出渣为保证施工安全 ,放炮结束一段时间 ,排除孔内 毒气后方可进入作业区 。在桩基成孔前期 ,由于桩孔较浅 ,为保证出渣速 度 ,出渣均采用吊车进行 。同时 ,安装电动卷扬机出 渣提升系统 。当达到一定深度 ,采用电动卷扬机出渣提升系统出渣 。卷扬机操作设专人负责 ,且慢起 慢落 ,并经常检查滑车及钢丝绳的良好状况 ,做到及 早发现 ,及早处理 ,防止发生工程事故 。3 . 4 护壁护壁采用等厚度混凝土护壁 。每开挖 1 . 0 m 深 时立模浇筑护壁混凝土 。根据光面爆破成孔方案 ,护壁厚度取 20 cm ,混凝土采用 C20 ,最顶层护壁应高出地面 30 cm 以上 , 以免弃石等杂物掉入孔内 。 为加速混凝土凝结 ,缩短施工工期 ,在混凝土中掺入 速凝剂 。护壁内径不小于 3 . 20 m , 并加 1 层 10mm 钢筋以 15 cm 15 cm 间距布置 ,以加强混凝土 壁受力性能 ,防止开裂 。根据开挖情况 ,当挖孔进入岩层 10 m 以后 ,由 于桩孔处岩性较好 ,则缩小开挖半径 ,不进行护壁 。图 2 炮眼布置示意破效率高 ,生产成本低 。炸药安装完成后用粘土堵 塞孔眼至紧密 。3 . 2 . 4连线 (电爆网路方式和电流) (1) 爆破雷管的选择 爆破雷管采用毫秒延期电雷管 ,亦称毫秒雷管或微差雷管 ,是对多组药包起爆的间隔时间以毫秒 标量级来控制 ,一般在 10 75 ms 。根据 7 号墩桩 基爆破面孔方案 ,内圈采用 1 段 ( 灰红色 ,延期时间13 ms) ,外圈采用 2 段 (灰黄色 ,延期时间 25 ms 10 ms) 。(2) 电爆网路布置根据桩孔炮眼布置方案 ,电爆网路采用串并法 ,见图 3 (电源采用直流电) 。图 3 起爆电路展开示意结合实际 ,主线选用 1 . 68 mm , A = 16 mm2 ,R 1 = 1 . 09 的铜丝线 ;连接线选用 1 . 37 mm , A =1 . 5 mm2 , R 1 = 11 . 7 的铜丝线 ; 同时据图 3 ( 选用 直流电成组电雷管起爆) ,计算得电爆网路中的总电 阻 R 为 15 . 49 ,准爆电流 I 为 4 A ,电源电压 E 为61 . 96 V 。(3) 接线在接线过程中 电线接头保证牢固可靠 工地接开挖孔径按 3 . 2 m 控制 ,外圈装药量按内圈 2/ 3 控制 ,外圈钻孔半径 114 cm 。3 . 5 排水根据 7 号墩处地质情况 ,随着长江水位的上升 ,孔内水位也同时上升 ,基本保证平衡 。在挖孔施工 过程中 ,采用水泵抽水排水 。在局部裂隙较大处 ,采用孔内封闭压水泥浆的方法进行处理 。3 . 6 测量控制挖孔作业必须随时处于控制状态 ,以免造成井孔 空间几何尺寸偏差造成质量事故 。桩位轴线采取地面基线十字网控制 ,挖孔作业高程水准点由控制水准 基点引至护壁顶面进行控制 。在施工过程中 ,对孔位 轴线及高程经常复核 ,以保证桩位孔深和截面尺寸始 终保持准确 ,以满足桩中心偏差不大于 50 mm ,倾斜 度不大于 0. 5 % ,孔径不小于设计尺寸的要求 。3 . 7 现场施工组织根据工期要求 ,桩基施工挖孔按 16 孔同时开挖 安排 。挖孔作业必须集中力量速战速决 ,施工过程 采用三班制作业 ,每孔每班 46 人 ,井上井下交替 更换 ,每班均设双岗安全员 ,负责清渣及爆破安全监督检查 。同时现场技术人员跟班作业 ,做好施工原 始记录 。计要求 ,为防止挖孔爆破过程对桩基孔壁岩性的影响 ,在桩底设计高程以上约 12 m ,桩基施工采用冲 击钻成孔 。由于前期挖孔施工给后期的钻孔施工创 造了有利的条件 ,且钻机成孔正处于枯水期 ,所以当 钻机进场以后 ,施工平台的高程便免于洪水的影响 ,桩基后期成孔即一气呵成 。施工统计资料显示 , 7 号主墩桩基采用人工挖 孔施工总进尺 543 . 6 m ,占桩基总数量的 73 . 4 % ,其 施工成孔质量均满足设计要求 ,即桩中心偏差均小 于 50 mm ,桩孔倾斜度不大于 0 . 5 % ,孔径不小于设计尺寸 。和钻孔施工方案比较 ,缩短施工工期约 20 d ,节约施工成本约 50 万元 。5 结 语桩基挖孔施工在桥梁界已经是一项比较成熟的 施工工艺 。随着西部交通公路基础建设的步伐加快 ,一批跨深山 、峡谷的大桥建设项目也逐步提上建桥史的议事日程 。西部深山 、峡谷